PCB新聞 - 電路板廠：如何提高蝕刻工藝品質分析

電路板廠：如何提高蝕刻工藝品質分析

1、前言

蝕刻的目的：電路電鍍後, 這個 印刷電路板電路板 從電鍍設備上拆下後將進行加工，以完成 電路板. 明確地, 有以下步驟：

a、剝膜：用藥水剝下幹膜，用於電鍍。 硬化幹膜部分溶解在濃縮液中，部分剝離成薄片。 為了保持藥液的效果並用水徹底清洗，過濾系統的效率非常重要。

b、電路腐蝕：將銅溶解在非導體部分。

c、剝錫鉛：最後去除防蝕錫鉛鍍層。 無論是純錫還是不同組成比的錫鉛層，電鍍的目的都只是為了抵抗腐蝕，所以在腐蝕完成後，必須將其剝離，所以這一剝離錫鉛的步驟只是加工，不會產生附加值。 但是，必須特別注意以下幾點，否則成本新增將是第二比特的，並且難以完成的外部電路將導致此處的缺陷。

現時, 典型的印刷工藝 電路板 (印刷電路板) processing adopts the "pattern plating method". 那就是, 在需要保留在電路板外層的銅箔部分預鍍一層鉛錫防腐層, 那就是, 電路的圖案部分, 然後化學腐蝕剩下的銅箔.

需要注意的是，此時印刷電路板電路板上有兩層銅。 在外層腐蝕過程中，只有一層銅必須被完全腐蝕掉，其餘的將形成最終所需的電路。 這種圖案電鍍的特點是鍍銅層僅存在於鉛錫電阻層下方。 另一種工藝方法是在整個電路板上鍍銅，感光膜以外的部分僅為錫或鉛錫抗蝕劑。 該工藝稱為“全板鍍銅工藝”。 與圖案電鍍相比，全板鍍銅的最大缺點是，板的所有部分都必須鍍銅兩次，並且在蝕刻過程中必須將其蝕刻掉。 囙此，當導線寬度非常細時，會出現一系列問題。 同時，側面腐蝕會嚴重影響線路的均勻性。

在印刷電路板印刷電路板外電路的加工工藝中，還有另一種方法，即用感光膜代替金屬塗層作為防腐層。 這種方法與內層刻蝕工藝非常相似，可以參考內層制造技術中的刻蝕。

現時，錫或鉛錫是最常用的防腐層，用於氨基蝕刻劑的蝕刻過程。 氨基腐蝕劑是一種常用的化學液體，與錫或鉛錫沒有任何化學反應。 氨腐蝕劑主要是指氨/氯化銨腐蝕液。 此外，市場上也有氨/硫酸銨蝕刻化學品。

使用硫酸鹽基蝕刻液後，可以通過電解分離其中的銅，囙此可以重複使用。 由於其腐蝕速率低，在實際生產中通常很少見，但預計可用於無氯蝕刻。 有人試圖用硫酸-過氧化氫作為腐蝕劑來腐蝕外層圖案。 由於經濟和廢液處理等諸多原因，該工藝尚未在商業意義上得到廣泛採用。 此外，硫酸-過氧化氫不能用於鉛錫抗蝕劑的蝕刻，並且該工藝不是印刷電路板外層生產的主要方法，囙此大多數人很少關心它。

2、設備調整及與腐蝕性溶液的相互作用

In 印刷電路板的加工, 氨腐蝕是一個相對精細而複雜的化學反應過程. 另一方面, 這是一件容易的工作. 一旦流程得到上調, 可以繼續生產. 關鍵是打開後保持連續工作狀態, 不建議乾燥和停止. 蝕刻工藝在很大程度上取決於設備的良好工作條件. 現時, 無論使用何種蝕刻溶液, 必須使用高壓噴霧, 並且為了獲得更整齊的線側和高品質的蝕刻效果, 必須嚴格選擇噴嘴結構和噴塗方法.

為了獲得良好的副作用，出現了許多不同的理論，形成了不同的設計方法和設備結構。 這些理論往往非常不同。 但是所有關於蝕刻的理論都認識到最基本的原理，即使金屬表面儘快與新鮮的蝕刻溶液接觸。 腐蝕過程的化學機理分析也證實了上述觀點。 在氨蝕刻中，假設所有其他參數保持不變，蝕刻速率主要由蝕刻溶液中的氨（NH3）决定。 囙此，使用新鮮溶液蝕刻表面有兩個主要目的：一個是沖洗掉剛剛產生的銅離子； 另一種是持續提供反應所需的氨（NH3）。

In the traditional knowledge of the 印刷的 電路板 (印刷電路板電路板) 工業, 尤其是印刷電路原材料供應商, 人們認識到，氨蝕刻溶液中的單價銅離子含量越低, 反應速度越快. 經驗已經證實了這一點. 事實上, many ammonia-based etching solution products contain special ligands for monovalent copper ions (some complex solvents), whose role is to reduce monovalent copper ions (these are the technical secrets of their products with high reactivity ), 可以看出，單價銅離子的影響不小. 如果單價銅從5000ppm减少到50ppm, 蝕刻速度將新增一倍以上.

由於蝕刻反應過程中會產生大量單價銅離子，並且單價銅離子總是與氨的絡合基團緊密結合，囙此很難將其含量保持在接近零的水准。 通過氧氣在大氣中的作用將單價銅轉化為二價銅，可以去除單價銅。 上述目的可通過噴塗實現。

這是使空氣進入蝕刻盒的功能原因。 但是，如果空氣過多，會加速溶液中氨的損失，並降低pH值，導致蝕刻速率降低。 溶液中的氨也是需要控制的變化量。 一些用戶採用將純氨通入蝕刻池的方法。 為此，必須新增一套PH計控制系統。 當自動量測的PH值結果低於給定值時，將自動添加溶液。

在相關的化學蝕刻（也稱為光化學蝕刻或PCH）領域，研究工作已經開始，並已達到蝕刻機結構設計階段。 在這種方法中，使用的溶液是二價銅，而不是氨銅蝕刻。 它可用於印刷電路行業。 在PCH行業中，蝕刻銅箔的典型厚度為5至10密耳（密耳），在某些情况下，厚度相當大。 其對蝕刻參數的要求通常比印刷電路板行業的要求更嚴格。

PCM工業系統的一項研究結果尚未正式公佈，但其結果將令人耳目一新。 由於有較强的項目資金支持，研究人員有能力在長期意義上改變蝕刻設備的設計，同時研究這些變化的影響。 例如，與錐形噴嘴相比，最佳噴嘴設計採用扇形，噴射歧管（即噴嘴擰入的筦道）也具有安裝角度，可以將30度的工件噴射到蝕刻室中。 如果不進行此類更改，歧管上噴嘴的安裝方法將導致每個相鄰噴嘴的噴射角度不完全相同。 第二組噴嘴的噴霧表面與第一組噴嘴的噴霧表面略有不同（它顯示了噴霧的工作條件）。 這樣，噴射溶液的形狀就會重疊或相交。 從理論上講，如果溶液的形狀相互交叉，則該零件的噴射力將降低，並且在保持新溶液與之接觸的同時，無法有效地沖走蝕刻表面上的舊溶液。 這種情況在噴霧表面邊緣尤為突出。 其彈射力遠小於垂直方向。

這項研究發現，最新的設計參數是每平方英寸65磅（即4+巴）。 每個蝕刻過程和每個實際解決方案都有一個最佳噴射壓力的問題，現時，蝕刻室內的噴射壓力達到30磅每平方英寸（2Bar）或更高。 有一個原理是，蝕刻溶液的密度越高（即比重或玻璃化程度），最佳注入壓力應越高。 當然，這不是一個單一的參數。 另一個重要參數是控制溶液中反應速率的相對遷移率（或遷移率）。

3、蝕刻質量及以往問題

蝕刻質量的基本要求是能够完全去除除抗蝕劑層下以外的所有銅層，僅此而已。 嚴格來說，如果要準確定義，則蝕刻質量必須包括線寬的一致性和咬邊程度。 由於當前蝕刻溶液的固有特性，不僅在向下方向上產生蝕刻效果，而且在左右方向上也產生蝕刻效果，囙此側面蝕刻幾乎是不可避免的。

側面蝕刻問題是經常被提出討論的蝕刻參數之一。 它被定義為側面蝕刻寬度與蝕刻深度的比率，稱為蝕刻係數。 在印刷電路行業，它有著廣泛的變化，從1:1到1:5。 顯然，較小的咬邊度或較低的蝕刻係數是最令人滿意的。

刻蝕設備的結構和刻蝕溶液的不同成分會影響刻蝕因數或側面刻蝕的程度，或者從樂觀的角度來看，它是可以控制的。 使用某些添加劑可以降低側面腐蝕的程度。 這些添加劑的化學成分通常是商業秘密，各自的開發商不會向外界披露。

在許多方面，蝕刻質量早在印製板進入蝕刻機之前就存在了。 由於印刷電路處理的各個過程或過程之間有著非常密切的內部聯系，囙此沒有一個過程不受其他過程的影響，也不影響其他過程。 許多被確定為蝕刻質量的問題實際上存在於去除薄膜的過程中，甚至在之前。 對於外層圖形的蝕刻工藝，由於其所體現的“逆流”現象比大多數印製板工藝更為突出，許多問題最終反映在其上。 同時，這也是因為蝕刻是從自粘和光敏開始的一系列過程中的最後一步，之後外層圖案成功轉移。 連結越多，出現問題的可能性就越大。 這可以看作是印刷電路生產過程中一個非常特殊的方面。

從理論上講，在印刷電路進入蝕刻階段後，在通過圖案電鍍方法處理印刷電路的過程中， 理想狀態應為：電鍍的銅和錫或銅和鉛錫的總厚度不應超過電鍍電阻光敏膜的厚度使電鍍圖案完全被膜兩側的“壁”阻擋並嵌入其中。 然而，在實際生產中，世界各地的印刷電路板電鍍後，電鍍圖案比感光圖案厚得多。 在電鍍銅和鉛錫的過程中，由於電鍍高度超過感光膜，會出現橫向積累的趨勢，由此產生問題。 覆蓋線條的錫或鉛錫抗蝕劑層向兩側延伸形成“邊緣”，覆蓋“邊緣”下感光膜的一小部分。

由錫或鉛錫形成的“邊緣”使得在去除感光膜時無法完全去除感光膜，在“邊緣”下留下一小部分“殘留膠”。 留在抗蝕劑“邊緣”下的“殘留膠”或“殘留膜”將導致不完全蝕刻。 蝕刻後，線條在兩側形成“銅根”。 銅根會縮小行距，導致印製板無法滿足甲方要求，甚至可能被拒收。 拒收將大大新增印刷電路板電路板的生產成本。

此外，在許多情况下，由於反應形成溶解，在印刷電路行業中，殘留的薄膜和銅也可能形成並積聚在腐蝕性液體中，並堵塞在腐蝕性機器和耐酸泵的噴嘴中，必須停機進行處理和清潔。， 影響工作效率。

第四，蝕刻設備的維護

蝕刻設備維護中最關鍵的因素是確保噴嘴清潔且無障礙物，以使噴射暢通無阻。 在射流壓力作用下，堵塞或結渣會影響佈局。 如果噴嘴不乾淨，蝕刻將不均勻，整個印刷電路板電路板將報廢。

顯然，設備維護就是更換損壞和磨損的零件，包括更換噴嘴。 噴嘴也存在磨損問題。 此外，更關鍵的問題是保持蝕刻機無結渣。 在許多情况下，會有結渣堆積。 過多的結渣積累甚至可能影響蝕刻溶液的化學平衡。 同樣，如果蝕刻溶液中存在過度的化學不平衡，結渣將變得更加嚴重。 爐渣堆積的問題怎麼強調都不為過。 一旦蝕刻溶液中突然出現大量結渣，通常是溶液平衡出現問題的訊號。 應使用强鹽酸進行清洗或補充溶液。

殘膜也會產生結渣，極少量的殘膜溶解在蝕刻液中，然後形成銅鹽沉澱。 殘膜形成的結渣表明之前的除膜過程尚未完成。 漆膜去除不良通常是邊緣漆膜和過度電鍍的結果。

5. 關於上下 印刷電路板電路板 表面, the etching state of the leading edge and the trailing edge are different

大量與蝕刻質量相關的問題集中在上板表面的蝕刻部分。 理解這一點非常重要。 這些問題源於蝕刻劑在印刷電路板上表面產生的膠狀團塊的影響。 一方面，銅表面聚集的膠體石板會影響噴塗力，另一方面，會封锁新鮮蝕刻液的補充，導致蝕刻速度降低。 正是由於膠體板的形成和積累，板的上下圖案的蝕刻程度不同。 這也使得蝕刻機中的電路板的第一部分容易被完全蝕刻或導致過度腐蝕，因為此時還沒有形成堆積，並且蝕刻速度更快。 相反，進入電路板後面的部分在進入時已經形成，並减慢了其蝕刻速度。